水中受激布里淵散射和受激拉曼散射特性研究.pdf

1、近來在非線性光學(xué)中對(duì)受激布里淵散射和受激拉曼散射的研究已成為非常重要的課題。受激布里淵散射(SBS)和受激拉曼散射(SRS)是兩種相類似的受激散射過程。受激拉曼散射作為一種典型的受激散射，和受激布里淵散射共同競(jìng)爭(zhēng)泵浦激光的能量，競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果與作用介質(zhì)的參數(shù)、入射激光光譜性質(zhì)有關(guān)。就液體材料而言，在單縱模激光泵浦下，受激布里淵散射因其極大的穩(wěn)態(tài)增益極易在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而受激拉曼散射卻被極大的抑制。然而最近的一些研究表明，隨著激光能量的

2、增強(qiáng)，液體水中的受激布里淵散射雖然占據(jù)主導(dǎo)地位，背向受激拉曼散射卻開始呈指數(shù)上升的勢(shì)頭，他們之間不僅存在相互競(jìng)爭(zhēng)，而且他們之間還存在共生關(guān)系。本文研究了水的衰減系數(shù)和有效增益長(zhǎng)度對(duì)受激布里淵散射及受激拉曼散射之間共生關(guān)系的影響。
　　實(shí)驗(yàn)通過打開和關(guān)閉激光器上的激光種子開關(guān)可獲得線寬寬帶為30GHz，窄帶為90MHz的激光，通過調(diào)節(jié)激光器放大和振蕩級(jí)之間的延時(shí)來改變激光器輸出的能量。實(shí)驗(yàn)選用5種不同衰減系數(shù)的水，四個(gè)有效增益長(zhǎng)度為

3、0.8米、1.2米、1.6米、2.0米進(jìn)行測(cè)量；在相同的衰減系數(shù)下，分別測(cè)量和分析激光在四個(gè)有效增益長(zhǎng)度的水槽中受激布里淵散射和受激拉曼散射能量信號(hào)；在相同的有效增益長(zhǎng)度下，分別對(duì)不同衰減系數(shù)的水槽進(jìn)行測(cè)量和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于脈寬壓縮效應(yīng)，當(dāng)入射光能量足夠高并且有效增益長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)，受激布里淵散射易獲得高能量而形成極高的峰值功率。一旦這種峰值功率超過受激拉曼散射或者二階受激布里淵散射閾值，受激布里淵散射就會(huì)作為一個(gè)新的激發(fā)源去激

4、發(fā)受激拉曼散射或者二階受激布里淵散射，從而消耗掉部分受激布里淵散射的能量，所以當(dāng)入射激光能量足夠高時(shí)，水的衰減系數(shù)越小，SBS輸出能量越高，同時(shí)對(duì)受激拉曼散射放大效應(yīng)就越大；有效增益長(zhǎng)度越長(zhǎng)，受激布里淵散射發(fā)生的越充分，用于激發(fā)SRS的能量就越多，SBS輸出能量就越低。
　　同時(shí)本文從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了水中的鹽度與受激布里淵散射閾值的關(guān)系。結(jié)果表明，隨著入射光能量增加到一定值時(shí)，窄帶模式下的衰減系數(shù)曲線開始與寬帶下的衰減系數(shù)曲線分